题目
例23 已知函数 =ln sqrt (dfrac {1-x)(1+{x)^2}}, 求y"(0).

题目解答
答案

解析
本题考查复合函数求导以及导数的计算。解题思路是先对原函数进行化简变形,然后根据求导公式分别求出一阶导数和二阶导数,最后将$x = 0$代入二阶导数表达式中计算出$y''(0)$的值。
- 化简原函数:
已知函数$y = \ln\sqrt{\dfrac{1 - x}{1 + x^2}}$,根据对数的运算法则$\ln\sqrt{a}=\dfrac{1}{2}\ln a$,可将函数变形为$y = \dfrac{1}{2}\ln(1 - x) - \dfrac{1}{2}\ln(1 + x^2)$。 - 求一阶导数$y'$:
根据求导公式$(\ln u)^\prime=\dfrac{u^\prime}{u}$,对$y = \dfrac{1}{2}\ln(1 - x) - \dfrac{1}{2}\ln(1 + x^2)$求导。- 对于$\dfrac{1}{2}\ln(1 - x)$,令$u = 1 - x$,则$u^\prime = -1$,所以$(\dfrac{1}{2}\ln(1 - x))^\prime=\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{-1}{1 - x}$。
- 对于$-\dfrac{1}{2}\ln(1 + x^2)$,令$v = 1 + x^2$,则$v^\prime = 2x$,所以$(-\dfrac{1}{2}\ln(1 + x^2))^\prime=-\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{2x}{1 + x^2}=-\dfrac{x}{1 + x^2}$。
因此,$y^\prime = \dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{-1}{1 - x} - \dfrac{x}{1 + x^2}$。
- 求二阶导数$y''$:
- 对$\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{-1}{1 - x}$求导,令$u = 1 - x$,则$\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{-1}{1 - x}=-\dfrac{1}{2u}$,根据复合函数求导公式$(f(g(x)))^\prime=f^\prime(g(x))\cdot g^\prime(x)$,先对$-\dfrac{1}{2u}$关于$u$求导得$\dfrac{1}{2u^2}$,再乘以$u^\prime = -1$,得到$(\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{-1}{1 - x})^\prime=-\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{1}{(1 - x)^2}$。
- 对$-\dfrac{x}{1 + x^2}$求导,根据除法求导公式$(\dfrac{u}{v})^\prime=\dfrac{u^\prime v - uv^\prime}{v^2}$,其中$u = -x$,$u^\prime = -1$,$v = 1 + x^2$,$v^\prime = 2x$,则$(-\dfrac{x}{1 + x^2})^\prime=-\dfrac{-1\cdot(1 + x^2) - x\cdot2x}{(1 + x^2)^2}=-\dfrac{1 + x^2 - 2x^2}{(1 + x^2)^2}=-\dfrac{1 - x^2}{(1 + x^2)^2}$。
所以$y'' = -\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{1}{(1 - x)^2} - \dfrac{1 - x^2}{(1 + x^2)^2}$。
- 计算$y''(0)$:
将$x = 0$代入$y''$的表达式中,可得$y''(0)=-\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{1}{(1 - 0)^2} - \dfrac{1 - 0^2}{(1 + 0^2)^2}=-\dfrac{1}{2} - 1=-\dfrac{3}{2}$。